硼酸生產(chǎn)工藝中離心機(jī)選型與應(yīng)用 

趙傳立

(青海大通辰光硼業(yè)有限公司，青海大通810100)

摘要：國(guó)內(nèi)硼酸生產(chǎn)的現(xiàn)狀基本是間歇式的作業(yè)方式，離心機(jī)的選擇上每個(gè)企業(yè)差別很大，離心機(jī)的選型對(duì)工藝的影響很大。就不同型號(hào)的離心機(jī)在硼酸生產(chǎn)中的使用情況作分析對(duì)比操作等各個(gè)環(huán)節(jié)做深入研究為硼酸生產(chǎn)企業(yè)選擇離心機(jī)提供參考。
    關(guān)鍵詞：硼酸生產(chǎn) 離心機(jī)選型研究
    我國(guó)生產(chǎn)工業(yè)硼酸的起步比較晚，1956年在遼寧省開(kāi)原化工廠，由冉啟培建立第一條國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線。而大規(guī)模硼酸生產(chǎn)是在近十年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的。該行業(yè)由于起步較晚，生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)國(guó)外的生產(chǎn)規(guī)模較小，生產(chǎn)工藝基本上是采用間歇式作業(yè)方式。離心機(jī)在操作上有很多局限，但由于離心機(jī)的固液分離效果比較好能夠使得離心出來(lái)的硼酸半成品的含水量有效的控制在5％左右。在硼酸結(jié)晶過(guò)濾分離工藝上多數(shù)還是采用離心機(jī)。國(guó)內(nèi)離心機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平也在近年來(lái)有很大提高。本文就不同離心機(jī)的在生產(chǎn)中的使用狀況和效果做分析對(duì)比，為硼酸生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)備選型時(shí)提供參考。
    一、硼酸生產(chǎn)中離心機(jī)的工藝工程及物料特性
    1．工藝流程
    離心機(jī)在硼酸生產(chǎn)上是在硼酸結(jié)晶是做過(guò)濾分離時(shí)使用的，硼酸結(jié)晶經(jīng)過(guò)過(guò)濾離心機(jī)的分離出硼酸結(jié)晶和其中母液，脫除母液后，再用洗水洗滌，洗滌甩干后制出合格的硼酸半成品，母液經(jīng)過(guò)集中送入母液池，洗水集中后送入洗水池，半成品則送去烘干車(chē)間烘干。工藝流程圖如圖1。

         
    2．工藝指標(biāo)
    結(jié)晶液組分H3BO3=l6％，MgSO4=20-22％ PH=2．5-3；母液組分H3BO3=2．8～3．5％ MgSO4=20-22％ ； 洗水H3BO3=2～3％ ； 母液當(dāng)量7m3；洗水的當(dāng)量4~5m3 ；硼酸過(guò)慮損失小于等于l％；硼酸半成品主含量大于等于95％，硫酸根含量小于等于0．5％，水分含量小于等于5％；
    3．物料特性
    硼酸生產(chǎn)工藝中，硼酸結(jié)晶過(guò)程非常特殊，產(chǎn)品的晶型通常會(huì)表現(xiàn)為顆粒狀，有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)最為鱗片狀，結(jié)晶體的粒徑也有時(shí)大些有時(shí)會(huì)小些，顆粒狀的結(jié)晶不管粒徑的大小在脫母液時(shí)比較溶液完成，而鱗片狀的結(jié)晶無(wú)論粒徑大小脫母液時(shí)都非常困難。總體物料指數(shù)為：硼酸的粒徑尺寸在80～20目、固液比l：5、溫度20～25℃ 、PH=2．5-3。
    二、硼酸生產(chǎn)中過(guò)濾離心機(jī)的工作特點(diǎn)和典型設(shè)備
    1．過(guò)濾離心機(jī)的工作特點(diǎn)
    過(guò)濾離心過(guò)濾過(guò)程，離心過(guò)濾通常用于固相含量較高、顆粒較大的懸浮液的分離。過(guò)濾式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁上有孔，一般轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上襯有金屬底網(wǎng)及濾網(wǎng)。轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時(shí)，液體因離心力的作用透過(guò)濾渣、過(guò)濾介質(zhì)(濾網(wǎng))、底網(wǎng)及轉(zhuǎn)鼓小孔甩出鼓外，固體被截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的濾網(wǎng)上形成濾渣，隨著轉(zhuǎn)鼓不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，濾渣層在離心力作用下被逐步壓實(shí)，其孔隙中的流體則在離心力的作用下，被不斷甩出，最后得到較為干燥的濾餅。
    2．過(guò)濾離心機(jī)的工作過(guò)程
    過(guò)濾工作原理為間歇性過(guò)濾，整個(gè)過(guò)濾周期可以分為以下五個(gè)步驟： 填料、初步甩干、洗滌、甩干、下料，下料后表示一個(gè)周期完成，離心鼓的平動(dòng)部分被推回離心鼓，恢復(fù)原始位置，開(kāi)始新的周期。
    3．過(guò)濾離心機(jī)的性能參數(shù)
    離心機(jī)的主要指標(biāo)是離心機(jī)的分離因素，離心機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)中產(chǎn)生的離心加速度和重力加速度的比值，叫做離心機(jī)分離因素。就是實(shí)際離心力轉(zhuǎn)化為重力加速度的倍數(shù)。
    3．1分離因素是離心機(jī)分離能力的主要指標(biāo)，分離因素F越大，物料所受的離心力就打，分離效果就好， 一般SS離心機(jī)的Fr為500～1000。
    3．2分離因素Fr與離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓半徑r成正比，與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速n的平方也成正比，因此提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速比增大轉(zhuǎn)鼓半徑對(duì)分離因素的影響要大的多。分離因素Fr的極限取決于轉(zhuǎn)鼓的機(jī)械強(qiáng)度，一般超高速離心機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是小直徑、高轉(zhuǎn)速。
    4．硼酸生產(chǎn)中離心機(jī)選型典型設(shè)備
    目前典型的過(guò)濾離心設(shè)備也是以?xún)纱螽a(chǎn)品為主一是三足離心機(jī)，另一是上懸式離心機(jī)。三足式離心機(jī)現(xiàn)在有的演變?yōu)槠桨迨诫x心機(jī)，在減振性能上比三足離心機(jī)性能上有很大幅的提高，工作方式上和三足離心機(jī)是一樣的。卸料方式上有上卸料的也有下卸料，都配有刮刀。也有的企業(yè)在使用其他形式的離心機(jī)比如臥式刮刀離心機(jī)，雙級(jí)螺旋離心機(jī)，臥式螺旋離心機(jī)等，但是使用情況不是很理想。
    三、幾種離心機(jī)硼酸生產(chǎn)中使用情況和存在的問(wèn)題
    1．三足離心機(jī)
    規(guī)格有三種800mm、1000mm、1250mm，離心機(jī)的濾布主要以滌綸750B為主也有使用金屬濾網(wǎng)和其他編制濾網(wǎng)的。性能指標(biāo)為表l。

           
    三足離心機(jī)的使用優(yōu)點(diǎn)主要集中表現(xiàn)為：設(shè)備資金投入少，濾餅洗滌均勻透徹，能保證硼酸半成品的含水量和硫酸根含量不超過(guò)5％，過(guò)濾損失在運(yùn)行時(shí)能保證在2％以下，設(shè)備維修簡(jiǎn)單維修費(fèi)用低，能滿足工藝和經(jīng)濟(jì)要求。缺陷表現(xiàn)為：間歇式作業(yè)，勞動(dòng)用工比較多，尤其是SS型勞動(dòng)強(qiáng)度太大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)要求，無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)。
    2．上懸式離心機(jī)   以上懸式重力卸料機(jī)為例， 主要規(guī)格XR1000一N、XR1200一N、XR1320一N三種。國(guó)內(nèi)有為數(shù)不多幾家在使用，以XR1200一N為主產(chǎn)品為湘潭離心機(jī)制造廠制造。主要性能指標(biāo)為表2。

          
    XR型離心機(jī)的使用優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：可以實(shí)現(xiàn)中速進(jìn)料、高速分離，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)強(qiáng)度較低、產(chǎn)量大、能耗低等特點(diǎn)，能滿足硼酸生產(chǎn)工藝指標(biāo)。缺陷表現(xiàn)為：間歇作業(yè)、無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)作業(yè)、設(shè)備體積大、安裝要求高、設(shè)備投資相對(duì)較大。
    3．臥式刮刀離心機(jī)：該機(jī)型主要機(jī)型為GK800、
    GK1000、GKI250，三種規(guī)格，產(chǎn)品也比較成熟。主要性能指標(biāo)如表3。

         
    GK型離心機(jī)是一種連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、刮刀卸料、間歇操作的過(guò)濾式離心機(jī)該系列離心機(jī)采用液壓和電器聯(lián)合控制方式，可實(shí)現(xiàn)較高程度的自動(dòng)化，進(jìn)料、脫液、洗滌、卸料等既可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，又可以采用PC實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。但在硼酸生產(chǎn)中卻存在著幾個(gè)致命的缺陷，由于硼酸晶體被刮刀嚴(yán)重打碎，洗滌時(shí)母液和洗水無(wú)法分開(kāi)，過(guò)濾損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2％，無(wú)法滿足工藝要求，雙級(jí)螺旋和臥式螺旋雖然不破壞晶體但是在工作過(guò)程也是無(wú)法克服母液和洗水的分離和過(guò)濾損失過(guò)大的缺陷，很少采用這三種機(jī)型，也不適合在硼酸生產(chǎn)線上使用。
    五、總結(jié)
    不同型號(hào)的離心機(jī)在硼酸個(gè)生產(chǎn)上表現(xiàn)出來(lái)的工作性能和完成工藝要求是不同的，三足離心機(jī)主要適合小規(guī)模生產(chǎn)需求，而大規(guī)模的還是上懸式離心機(jī)比較適合。但是適應(yīng)大規(guī)模、連續(xù)性、自動(dòng)化程度較高的離心機(jī)的選型是硼酸生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)內(nèi)的離心機(jī)廠家近幾年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步比較大，具有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品不斷地出現(xiàn)，適用大規(guī)模生產(chǎn)的自動(dòng)化離心機(jī)不久一定能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭學(xué)家硼化合物生產(chǎn)與應(yīng)用[m]北京化學(xué)工業(yè)出版社2008114—116．
[2]胡慶福鎂化合物生產(chǎn)與應(yīng)用[m]北京化學(xué)工業(yè)出本社2004 560
[3]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)GB538／t-2006 [S]北京國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出版社2007 1-4．
[4]化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上) [m] 北京國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院1989 961—1029．